双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法。所述传感器包括：入射组件，包括入射光纤，用于引导相干光束的入射；反射组件，包括反射光纤，用于与入射组件保持合理距离，形成本征型F‑P腔和非本征型F‑P腔；本征型F‑P腔，由第二毛细管与一段光纤熔接而成；非本征型F‑P腔，由本征型F‑P腔与入射组件或反射组件的端面保持合理距离形成；第一毛细管，固定连接所述各组件；根据非本征型F‑P腔的腔长对相干光束的反射获得测量温度和压力；根据本征型F‑P腔的腔长对相干光束的反射获得测量温度；温度补偿后得到精确的测量压力。本发明专利技术通过本征腔对非本征腔进行温度补偿，得到精确的压力值；结构简单易制作。

Optical fiber temperature and pressure sensor with double cavity structure and its preparation method

The invention provides an optical fiber temperature and pressure sensor with double cavity structure and a preparation method thereof. The sensor includes: an incident component, including an incident optical fiber, for guiding the incidence of coherent beams; a reflection component, including a reflection optical fiber, for maintaining a reasonable distance from the incident component to form an intrinsic and non-intrinsic F_P cavity; an intrinsic F_P cavity, which is fused by a second capillary and a section of optical fiber; and a non-intrinsic F_P cavity. A characteristic F_P cavity is formed by maintaining a reasonable distance between the intrinsic F_P cavity and the end face of the incident component or the reflection component; the first capillary is fixed to connect the components; the temperature and pressure are measured according to the reflection of coherent beams by the cavity length of the non-intrinsic F_P cavity; and the reflection of coherent beams by the cavity length of the intrinsic F_P cavity. The temperature is measured, and the accurate measurement pressure is obtained after temperature compensation. The invention compensates the temperature of the non-intrinsic cavity through the intrinsic cavity to obtain the accurate pressure value, and the structure is simple and easy to manufacture.

【技术实现步骤摘要】
双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法
本专利技术涉及光纤温度与压力传感器，具体涉及双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法。
技术介绍
光纤Fabry-Perot传感器是利用光纤与毛细管构建的F-P腔形成的干涉型传感器，可以分为本征型和非本征型。其中本征型F-P传感器(IntrinsicFabry-PerotInterferometer,IFPI)是利用光纤本身构成一个腔长为L的F-P腔，非本征型F-P传感器(ExtrinsicFabry-PerotInterferometer,EFPI)是利用两光纤端面(两端面镀膜或不镀膜)之间的空气间隙构成一个腔长为L的F-P腔。当相干光束沿着光纤入射到F-P腔时，光纤在F-P腔的两端面反射后沿原路返回并叠加产生干涉，其中干涉输出信号与此F-P腔的长度相关。当外界参量(温度、压力等)作用到该F-P腔上时，将会使其腔长L发生变化，从而导致其输出的干涉信号也发生相应变化。因此，通过干涉信号的变化得到腔长L的变化从而得到外界参量(温度、压力等)的变化量。由于光纤F-P传感器对温度和压力均敏感，因此为了单独得到温度和压力的实际值，需要添加其他的补偿方案。专利CN103644987A采用在光纤上刻光栅的方法来得到温度，然后对F-P腔进行温度补偿得到实际的压力。专利CN105136358A采用本征型F-P与非本征型F-P相结合的方法，同样可以实现温度对压力的补偿。但是，上述添加光纤光栅测温的方案，对传感器的封装要求较高，尤其光栅部分的光纤需要处于自由状态，不能有应力。本征与非本征F-P腔相结合的方案虽然可以同时得到温度与压力，但传感器结构复杂，难以制作。
技术实现思路
为了克服上述光纤传感器的缺点，本专利技术拟提供一种双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法，该传感器易于制作，其可以同时得到准确的温度和压力值。本专利技术提供一种双腔结构的光纤温度与压力传感器，其特征在于，包括入射组件，包括入射光纤，用于引导相干光束的入射；反射组件，包括反射光纤，用于与所述入射组件保持合理距离，形成本征型F-P腔和非本征型F-P腔；本征型F-P腔，位于所述入射组件与反射组件之间，由第二毛细管与一段光纤熔接而成；非本征型F-P腔，由所述本征型F-P腔与所述入射组件或所述反射组件的端面保持合理距离形成；第一毛细管，固定连接所述入射组件、所述本征型F-P腔、所述非本征型F-P腔、所述反射组件；根据所述非本征型F-P腔的腔长对所述相干光束的反射获得测量温度和压力；根据所述本征型F-P腔的腔长对所述相干光束的反射获得测量温度；对所述非本征型F-P腔进行温度补偿，得到精确的测量压力。本专利技术采用的一技术方案是，所述入射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接。进一步地，所述反射组件还包括第三毛细管，所述反射光纤插入所述第三毛细管，固定连接，所述反射光纤的端面与所述本征型F-P腔之间形成所述非本征型F-P腔。本专利技术采用的另一技术方案是，所述入射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接。进一步地，所述反射光纤与所述第一毛细管熔接，修剪成反射薄膜。本专利技术采用的另一技术方案是，所述入射组件还包括第三毛细管，所述入射光纤插入所述第三毛细管，固定连接，所述入射光纤的端面与所述本征型F-P腔之间形成非本征型F-P腔。进一步地，所述反射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接。本专利技术还提供一种双腔结构的光纤温度与压力传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将第二毛细管与一段光纤熔接在一起，对所述光纤剪薄研磨为需要的长度，形成本征型F-P腔；将入射组件、所述本征型F-P腔、反射组件插入第一毛细管，合理控制其距离，形成非本征型F-P腔，固定连接形成双腔结构的光纤温度与压力传感器。进一步地，所述将入射组件、所述本征型F-P腔、反射组件插入第一毛细管，合理控制其距离，形成非本征型F-P腔具体采用的一技术方案，包括如下步骤：将所述入射组件的入射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接后插入所述第一毛细管，再固定连接；将反射光纤插入第三毛细管固定连接，形成所述反射组件；将所述反射组件插入所述第一毛细管，固定连接，所述反射组件的端面与所述本征型F-P腔之间保持合理距离，形成非本征型F-P腔。进一步地，所述将入射组件、所述本征型F-P腔、反射组件插入第一毛细管，合理控制其距离，形成非本征型F-P腔具体采用的另一技术方案，包括如下步骤：所述将入射组件、所述本征型F-P腔、反射组件插入第一毛细管，合理控制其距离，形成非本征型F-P腔具体包括如下步骤：将第一毛细管与反射光纤熔接在一起，对所述反射光纤剪薄研磨为反射薄膜，形成反射组件；将所述入射组件的入射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接后插入所述第一毛细管，固定连接；所述本征型F-P腔与所述反射薄膜的端面之间保持合理距离，形成非本征型F-P腔。进一步地，所述将入射组件、所述本征型F-P腔、反射组件插入第一毛细管，合理控制其距离，形成非本征型F-P腔具体采用的另一技术方案，包括如下步骤：所述将入射组件、所述本征型F-P腔、反射组件插入第一毛细管，合理控制其距离，形成非本征型F-P腔具体包括如下步骤：将所述反射组件的反射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接后插入所述第一毛细管，固定连接；将所述入射组件的入射光纤插入第三毛细管，固定连接后插入所述第一毛细管，固定连接；所述入射光纤的端面与所述本征型F-P腔之间保持合理距离，形成非本征型F-P腔。本专利技术取得的有益效果：本征腔与非本征腔相结合，本征腔只对温度敏感，非本征腔对温度和压力均敏感，通过本征腔对非本征腔进行温度补偿，得到精确的压力值；本征腔先与毛细管焊接在一起，方便本征腔的剪薄研磨；结构简单，易于制作。附图说明图1，是本专利技术实施例1传感器结构示意图；图2A，是本专利技术实施例1传感器制备过程示意图一；图2B，是本专利技术实施例1传感器制备过程示意图二；图2C，是本专利技术实施例1传感器制备过程示意图三；图2D，是本专利技术实施例1传感器制备过程示意图四；图2E，是本专利技术实施例1传感器制备过程示意图五；图3，是本专利技术实施例2传感器结构示意图；图4A，是本专利技术实施例2传感器制备过程示意图一；图4B，是本专利技术实施例2传感器制备过程示意图二；图4C，是本专利技术实施例2传感器制备过程示意图三；图4D，是本专利技术实施例2传感器制备过程示意图四；图4E，是本专利技术实施例2传感器制备过程示意图五；图5，是本专利技术实施例3传感器结构示意图；图6A，是本专利技术实施例3传感器制备过程示意图一；图6B，是本专利技术实施例3传感器制备过程示意图二；图6C，是本专利技术实施例3传感器制备过程示意图三；图6D，是本专利技术实施例3传感器制备过程示意图四；图6E，是本专利技术实施例3传感器制备过程示意图五。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本专利技术技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。其只是包含了本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本专利技术的各种变化获得的其他实施例，都本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双腔结构的光纤温度与压力传感器，其特征在于，包括：入射组件，包括入射光纤，用于引导相干光束的入射；反射组件，包括反射光纤，用于与所述入射组件保持合理距离，形成本征型F‑P腔和非本征型F‑P腔；所述本征型F‑P腔，位于所述入射组件与反射组件之间，由第二毛细管与一段光纤熔接而成；所述非本征型F‑P腔，由所述本征型F‑P腔与所述入射组件或所述反射组件的端面保持合理距离形成；第一毛细管，固定连接所述入射组件、所述本征型F‑P腔、所述非本征型F‑P腔、所述反射组件；根据所述非本征型F‑P腔的腔长对所述相干光束的反射获得测量温度和压力；根据所述本征型F‑P腔的腔长对所述相干光束的反射获得测量温度；对所述非本征型F‑P腔进行温度补偿，得到精确的测量压力。

【技术特征摘要】
1.一种双腔结构的光纤温度与压力传感器，其特征在于，包括：入射组件，包括入射光纤，用于引导相干光束的入射；反射组件，包括反射光纤，用于与所述入射组件保持合理距离，形成本征型F-P腔和非本征型F-P腔；所述本征型F-P腔，位于所述入射组件与反射组件之间，由第二毛细管与一段光纤熔接而成；所述非本征型F-P腔，由所述本征型F-P腔与所述入射组件或所述反射组件的端面保持合理距离形成；第一毛细管，固定连接所述入射组件、所述本征型F-P腔、所述非本征型F-P腔、所述反射组件；根据所述非本征型F-P腔的腔长对所述相干光束的反射获得测量温度和压力；根据所述本征型F-P腔的腔长对所述相干光束的反射获得测量温度；对所述非本征型F-P腔进行温度补偿，得到精确的测量压力。2.根据权利要求1所述双腔结构的光纤温度与压力传感器，其特征在于，所述入射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接。3.根据权利要求2所述双腔结构的光纤温度与压力传感器，其特征在于，所述反射组件还包括第三毛细管，所述反射光纤插入所述第三毛细管，固定连接，所述反射光纤的端面与所述本征型F-P腔之间形成所述非本征型F-P腔。4.根据权利要求2所述双腔结构的光纤温度与压力传感器，其特征在于，所述反射光纤与所述第一毛细管熔接，修剪成反射薄膜。5.根据权利要求1所述双腔结构的光纤温度与压力传感器，其特征在于，所述入射组件还包括第三毛细管，所述入射光纤插入所述第三毛细管，固定连接，所述入射光纤的端面与所述本征型F-P腔之间形成非本征型F-P腔。6.根据权利要求5所述双腔结构的光纤温度与压力传感器，其特征在于，所述反射光纤插入所述本征型F-P腔的所述第二毛细管，固定连接。7.一种双腔结构的光纤温度与压力传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将第二毛细管与一段光纤熔接在一起，对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何向阁，李谊军，杨健，高玉倩，连子龙，
申请(专利权)人：北京东方锐择科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11